一种多层石墨烯气体传感器制造技术

本发明专利技术公开一种多层石墨烯气体传感器，在石墨烯层之间交替分别形成多孔氧化锡层和多孔氧化锌层，由于石墨烯层的导电性，使得多孔氧化锡层和多孔氧化锌层层的电性变化能够迅速地通过石墨烯以及连接金属电极进行探测，并且交替设置的多孔氧化锡层和多孔氧化锌层在气体通过时两层的电性能分别变化，进一步提升了传感器的灵敏度，另外多层结构更能充分利用接触待检测气体，使得传感器的稳定性得到了很大的提升。

A multilayer graphene gas sensor

The invention discloses a multilayer graphene gas sensor, between the graphene layers alternately formed porous tin oxide layer and a porous layer of Zinc Oxide, because the conductivity of graphene layers, the porous tin oxide layer and the porous layers of Zinc Oxide electrical changes quickly through graphene and detect and connect the metal electrode. Alternately arranged porous tin oxide layer and a porous layer in Zinc Oxide when the gas passes through the electrical properties of two layers respectively changes, to further enhance the sensitivity of the sensor, the multilayer structure can make full use of the contact detecting gas, so that the sensor stability has been greatly improved.

【技术实现步骤摘要】
一种多层石墨烯气体传感器
本专利技术涉及一种传感器，具体涉及一种多层石墨烯气体传感器。
技术介绍
气体传感器是一种将气体的成份、浓度等信息转换成可以被人员、仪器仪表、计算机等利用的信息的装置！气体传感器一般被归为化学传感器的一类，尽管这种归类不一定科学。“气体传感器”包括：半导体气体传感器、电化学气体传感器、催化燃烧式气体传感器、热导式气体传感器、红外线气体传感器、固体电解质气体传感器等。石墨烯是一种由碳原子形成的蜂窝状平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的准二维材料，所以又叫做单原子层石墨。它的厚度大约为0.335μm，根据制备方式的不同而存在不同的起伏，通常在垂直方向的高度大约1μm左右，是除金刚石以外所有碳晶体的基本结构单元。石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体分子也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料。目前石墨烯在气体传感器上的应用已经被广泛研究，但其中的潜力并没有被完全挖掘出来，因此基于石墨烯的气体传感器，尤其是与其它材料相结合的气体传感器还有很大的开发空间，在该领域还有很多值得发现和寻找的各种结构或结构与材料组合的气体传感器。
技术实现思路
本专利技术提供一种新型结构的基于多层石墨烯气体传感器，它能够加速载流子的收集，充分利用接触待检测气体，使得传感器的灵敏度得到很大的提升。本专利技术所采用的技术方案是：一种多层石墨烯气体传感器，其特征在于，包含：基板，所述基板为绝缘性基板；多个石墨烯层，所述多个石墨烯层分为多个奇数层石墨烯和多个偶数层石墨烯，其中所述偶数层石墨烯与下一层的奇数层石墨烯之间形成有多孔氧化锡层，所述偶数层石墨烯与上一层的奇数层石墨烯之间形成有多孔氧化锌层；所述多个奇数层石墨烯的位置在垂直方向上投影重叠，所述多个偶数层石墨烯的位置也在垂直方向上投影重叠，所述奇数层石墨烯和偶数层石墨烯在水平方向上交错设置，且所述多孔氧化锡层和所述多孔氧化锌层只在交错位置上形成；所述奇数层石墨烯和所述偶数层石墨烯中的非交错位置部分分别形成金属电极。进一步地，一个所述奇数层石墨烯、该奇数层石墨烯上的多孔氧化锡层、该多孔氧化锡层上的偶数层石墨烯和该偶数层石墨烯上的多孔氧化锌层作为一个周期单元，所述周期单元的周期数为5-50。进一步地，所述多孔氧化锡层的厚度范围为20-150μm，所述多孔氧化锌层的厚度范围为30-120μm。进一步地，所述石墨烯层的层数为1-5层。进一步地，所述石墨烯层的表面还形成有硅量子点或碳量子点。进一步地，所述基板为柔性衬底。进一步地，所述石墨烯层还可以是氮、磷或砷掺杂的石墨烯。进一步地，所述金属电极的金属材料选自下列材料：银、铜、钯、锌、铂或者金。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种新颖的基于石墨烯的气体传感器，在石墨烯层之间交替分别形成多孔氧化锡层和多孔氧化锌层，由于石墨烯层的导电性，使得多孔氧化锡层和多孔氧化锌层层的电性变化能够迅速地通过石墨烯以及连接金属电极进行探测，并且交替设置的多孔氧化锡层和多孔氧化锌层在气体通过时两层的电性能分别变化，进一步提升了传感器的灵敏度，另外多层结构更能充分利用接触待检测气体，使得传感器的稳定性得到了很大的提升。附图说明图1为本专利技术多层石墨烯气体传感器的结构示意图；图2为本专利技术一个实施例的结构示意图。具体实施方式下面将结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。需要说明的是，为了能够清晰地体现具体结构，虽然在附图中各个层在图中是分离的，但这仅仅是为了更直观的表明各个层之间的关系，本领域技术人员能够知晓本专利技术最终的状态。参见图1，本专利技术提供一种多层石墨烯气体传感器10，包含：基板1，所述基板为绝缘性基板；多个石墨烯层，所述多个石墨烯层分为多个奇数层石墨烯2和多个偶数层石墨烯3，其中所述偶数层石墨烯3与下一层的奇数层石墨烯2之间形成有多孔氧化锡层4，所述偶数层石墨烯3与上一层的奇数层石墨烯2之间形成有多孔氧化锌层5；所述多个奇数层石墨烯2的位置在垂直方向上投影重叠，所述多个偶数层石墨烯3的位置也在垂直方向上投影重叠，所述奇数层石墨烯2和偶数层石墨烯3在水平方向上交错设置，且所述多孔氧化锡层4和所述多孔氧化锌层5只在交错位置上形成；所述奇数层石墨烯2和所述偶数层石墨烯3中的非交错位置部分分别形成金属电极6，即多个奇数层石墨烯2不形成多孔氧化锡层4或多孔氧化锌层6的地方用于连接一金属电极6，同样地多个偶数层石墨烯3也在不形成功能层的地方连接至金属电极6，多孔氧化锡层或多孔氧化锌层通过掩模法进行沉积，而石墨烯层则可以预先在铜基底上制备完成，然后转移至对应的层上。一个所述奇数层石墨烯2、该奇数层石墨烯上的多孔氧化锡层4、该多孔氧化锡层4上的偶数层石墨烯3和该偶数层石墨烯3上的多孔氧化锌层6作为一个周期单元，所述周期单元的周期数为5-50，图1中示出了周期单元的周期数为5的多层石墨烯气体传感器。所述多孔氧化锡层的厚度范围为20-150μm，所述多孔氧化锌层的厚度范围为30-120μm，通过具体的实验发现，多孔氧化锡层或者多孔氧化锌层的厚度不能太厚也不能太薄，太薄时的光电转换率极低，而太厚时，本专利技术中使用的气体传感器相对于单一的氧化锡或氧化锌气体传感器并没有特别的优势。所述石墨烯层的层数为1-5层，石墨烯层的厚度保持在1-5层时有较好的效率，这可能是1-5层的石墨烯载流子传导效率最高。所述石墨烯层的表面还形成有硅量子点或碳量子点，通过实验比较了使用硅量子点或碳量子点的加入与否能否增大效率，最终发现加入硅量子点或者碳量子点能够进一步提升气体传感器的效率。所述基板为柔性衬底，柔性衬底包括PET衬底或PI衬底，通过使用柔性衬底，能够使本专利技术的多层石墨烯气体传感器的适用范围更广，且结合石墨烯的柔性可以使得本专利技术的气体传感器成为柔性传感器。所述石墨烯层还可以是氮、磷或砷掺杂的石墨烯。实施例：参见图2，本实施例提供一种多层石墨烯气体传感器，包含：基板，所述基板为绝缘性基板，选用PET衬底；多个氮掺杂石墨烯层，所述多个石墨烯层分为多个奇数层氮掺杂石墨烯21和多个偶数层石墨烯31，其中所述偶数层氮掺杂石墨烯31与下一层的奇数层氮掺杂石墨烯21之间形成有多孔氧化锡层4，所述偶数层氮掺杂石墨烯31与上一层的奇数层氮掺杂石墨烯21之间形成有多孔氧化锌层5；一个所述奇数层氮掺杂石墨烯21、该奇数层氮掺杂石墨烯21上的多孔氧化锡层4、该多孔氧化锡层4上的偶数层氮掺杂石墨烯31和该偶数层氮掺杂石墨烯31上的多孔氧化锌层5作为一个周期单元，所述周期单元的周期数为6。所述多孔氧化锡层4的厚度为20μm，所述多孔氧化锌层5的厚度为30μm。所述石墨烯层的层数为单层石墨烯，所述石墨烯层的表面还形成有硅量子点(图中未示出)。所述多个石墨烯层分为多个奇数层石墨烯2和多个偶数层石墨烯3，其中所述偶数层石墨烯3与下一层的奇数层石墨烯2之间形成有多孔氧化锡层4，所述偶数层石墨烯3与上一层的奇数层石墨烯2之间形成有多孔氧化锌层5；所述多个奇数层石墨烯2的位置在垂直方向上投影重叠，所述多个偶数层石墨烯3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层石墨烯气体传感器，其特征在于，包含：基板，所述基板为绝缘性基板；多个石墨烯层，所述多个石墨烯层分为多个奇数层石墨烯和多个偶数层石墨烯，其中所述偶数层石墨烯与下一层的奇数层石墨烯之间形成有多孔氧化锡层，所述偶数层石墨烯与上一层的奇数层石墨烯之间形成有多孔氧化锌层；所述多个奇数层石墨烯的位置在垂直方向上投影重叠，所述多个偶数层石墨烯的位置也在垂直方向上投影重叠，所述奇数层石墨烯和偶数层石墨烯在水平方向上交错设置，且所述多孔氧化锡层和所述多孔氧化锌层只在交错位置上形成；所述奇数层石墨烯和所述偶数层石墨烯中的非交错位置部分分别形成金属电极。

【技术特征摘要】
1.一种多层石墨烯气体传感器，其特征在于，包含：基板，所述基板为绝缘性基板；多个石墨烯层，所述多个石墨烯层分为多个奇数层石墨烯和多个偶数层石墨烯，其中所述偶数层石墨烯与下一层的奇数层石墨烯之间形成有多孔氧化锡层，所述偶数层石墨烯与上一层的奇数层石墨烯之间形成有多孔氧化锌层；所述多个奇数层石墨烯的位置在垂直方向上投影重叠，所述多个偶数层石墨烯的位置也在垂直方向上投影重叠，所述奇数层石墨烯和偶数层石墨烯在水平方向上交错设置，且所述多孔氧化锡层和所述多孔氧化锌层只在交错位置上形成；所述奇数层石墨烯和所述偶数层石墨烯中的非交错位置部分分别形成金属电极。2.如权利要求1所述的多层石墨烯气体传感器，其特征在于，一个所述奇数层石墨烯、该奇数层石墨烯上的多孔氧化锡层、该多孔氧化锡层上的偶数层石墨烯和该偶数层石墨烯上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓敏，
申请(专利权)人：黄晓敏，
类型：发明
国别省市：广东,44